JPS62258149A - 電歪式アクチユエ−タ装置および該電歪式アクチユエ−タ装置を用いたデイ−ゼル機関用燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は電歪式アクチュエータ装置およびこの電歪式ア
クチュエータ装置を用いたディーゼル機関用燃料噴射装
置に関する。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする問題点〕

電歪式アクチュエータとは、例えばＰＺＴと呼ばれるセ
ラミック材を電歪素子として使用し、これの薄い円盤状
（φ１５Ｘｔｏ、５）ｍｌのものを約５０桟積層して円
柱状となしたものである。前記円盤状電歪素子は厚み方
向に５００　Ｖ程度の電圧を印加すると０．５μｍ程度
伸びるので、これを５０枚積層して各々の素子の厚み方
向に５００■印加すると全体として２５μｍ程度の伸長
が得られる。

この電圧を解除するか又は若干の負電圧を印加すれば同
程度の縮小を起こして元の長さに戻る。また、この電歪
式アクチュエータに軸方向圧縮の荷重をかけた時には前
記電歪素子の各個は第８図に示すように圧縮荷重に比例
した電圧を発生し、前述の構成の電歪式アクチュエータ
では５００ｋｇの荷重で５００■の電圧が発生する。こ
れらの電歪式アクチュエータの性質は公知である。

本発明者らは、かかる構成の電歪式アクチュエータを、
荷重が加わっている状態で、その発生電圧を短絡、即ち
、ショートさせた結果、第９図に示すような、軸方向へ
の縮少を生ずることを見出した。

一方、ディーゼル機関の燃料噴射時の燃料噴射開始直後
に、噴射圧を一時的に低下させること、すなわち、パイ
ロット噴射を行うことは、ディーゼル機関の駐音、を害
排気ガスの低減、及び燃費の向上に効果があることが知
られている。

このパイロット噴射を実現するために種々の試みがなさ
れている。

本発明者らは、この試みとして、燃料噴射ポンプの噴射
経路に、前記電歪式アクチュエータを組み込み、燃料噴
射開始直後に電歪式アクチェエータを収縮させ、噴射経
路の圧力を一時的に低下させでパイロット噴射を行なわ
せる方式を検討してきた。

ここで、該電歪式アクチュエータを組み込むディーゼル
機関用燃料噴射装置は、シリンダと、該シリンダ内に摺
動自在に嵌合され、ディーゼル機関の回転に応じて回転
往復運動を行うプランジャとによって形成されるポンプ
室内に、該プランジャの該回転往復運動によって燃料を
導入し、加圧送出して、噴射弁から噴出させるものであ
り、該電歪式アクチュエータは、該ポンプ室と連通し該
電歪式アクチュエータの伸縮に応じて容積を変化する可
変容積室を介して該ポンプ室の圧力を荷重として受け、
該伸縮による可変容積室の容積変化によって該ポンプ室
の圧力を変化させるように組込まれている。

本発明者らは、本発明以前には、該電歪式アクチュエー
タが、該プランジャが加圧を開始して後、該ポンプ室圧
力に対応する該電歪式アクチュエータの発生電圧が、予
め設定された、該一時的減圧を行うべき圧力に対応する
と考えられる一定電圧値に達した時点で、該電歪式アク
チュエータを短絡させて、該一時的減圧を行っていた。

しかしながら、圧力に対する電歪式アクチュエータの発
生電圧には一般的に温度特性がある。すなわち第１０図
に示す様に温度によって圧力に対する発止電圧の傾きが
変化する。従来、発生電圧が５００■に達した時制御し
ており、温度Ｔ０で最適制御状態であったとする。この
時、電歪式アクチュエータの周囲温度（例えばエンジン
冷却水温）がＴ＋になると、圧力がより高くなった点で
制御することになり、Ｔ２では、低圧力、例えば開弁圧
に達さない点で制御することになる。すなわち、温度Ｔ
、ではパイロット噴射量が過大になり、温度Ｔ２ではパ
イロット噴射量が無くなってしまう。

この様子を第１１図に示す。

また、個々の電歪式アクチュエータによって感度のばら
つきがあることも、上記の温度の変化よるものと同様に
、該パイロット噴射実現のための一時的減圧の最適な時
期からのずれを引き起こす。

本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
で、本発明の目的は、温度や個々の電歪式アクチュエー
タの感度のばらつきに影響されることなく、常に最適な
時点で電歪式アクチュエータの伸縮を行わせ得る制御機
能をもつ電歪式アクチュエータ装置、及び該電歪アクチ
ュエータ装置を具備し、常に最適なパイロット噴射を、
温度や電歪アクチュエータの感度のばらつきに影響され
ることなく、実現することのできるディーゼル機関用燃
料噴射装置を提供することにある。

〔問題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するこめに、本発明の第１の形態にお
いては、 一般に、周期的に動作する装置の中の周期的な荷重を受
ける場所に設置され、圧縮荷重に応じて電圧を発生し、
印加電圧に応じて伸縮する、電歪式アクチュエータ、 各周期における該圧縮荷重の開始時に対応する、咳電歪
式アクチュエータの発生電圧の立上りに応じて信号を出
力する第１の装置、 該周期的に動作する装置の動作が該圧縮荷重の開始時か
ら所定の位相だけ進んだ時点で、信号を出力する第２の
装置、 及び、該第２の装置の出力信号により、該電歪式アクチ
ュエータを駆動させる第３の装置、を具備する電歪式ア
クチュエータ装置が提供される。

また、本発明の第２の形態においては、シリンダと該シ
リンダ内に摺動自在に嵌合され、ディーゼル機関の回転
に応じて回転往復運動を行うプランジャとによって形成
されるポンプ室内に、該プランジャの該回転往復運動に
よって燃料を導入し、加圧送出して、噴射弁から噴出さ
せるディーゼル機関用燃料噴射装置であって、 圧縮荷重に応じて電圧を発生し、印加電圧に応じて伸縮
する電歪式アクチュエータであって、該ポンプ室と連通
し該電歪式アクチュエータの伸縮に応じて容積を変化す
る可変容積室を介して該ポンプ室の圧力を荷重として受
け、該伸縮による可変容積室の容積変化によって酸ポン
プ室の圧力を変化させるもの、 該プランジャの該回転往復運動による該圧縮荷重の開始
時に対応する、該電歪アクチュエータにおける発生電圧
の立上りに応じて信号を出力する第１の装置、 該燃料噴射装置における該プランジャの回転往復運動が
、該圧縮荷重の開始時から所定の位相だけ進んだ時点で
、信号を出力する第２の装置、該第２の装置の出力信号
により、咳電歪式アクチュエータを駆動させる第３の装
置、 を具備する、ディーゼル機関用燃料噴射装置が提供され
る。

〔作　用〕

上述の、本発明の第１の形態の電歪式アクチュエータ装
置における第１の装置は、電歪式アクチュエータに課せ
られる圧縮荷重の開始時に対応する、電歪式アクチュエ
ータの発生電圧の立上りの時点を検出して信号を出力す
る。該第１の装置の出力信号は、第２の装置に入力され
、該第２の装置は、この入力された信号の立上りの時点
より、周期的に動作する装置の動作が所定の位相だけ進
んだ時点で、信号を出力する。この信号を受けて、第３
の装置は、該電歪式アクチュエータに所定の駆動をさせ
る。

本発明の第２の形態の電歪式アクチュエータ装置を具備
するディーゼル機関用燃料噴射装置における第１の装置
は、該ディーゼル機関用燃料噴射装置のシリンダ内を回
転往復運動するプランジャが、圧縮を開始した時点に対
応する電歪式アクチュエータ装置における発生電圧の立
上りの時点を検出して、信号を出力する。該第１の装置
の出力信号は、第２の装置に入力され、該第２の装置は
、この入力された信号の立上りの時点より、該ディーゼ
ル機関用燃料噴射装置における該プランジャの回転往復
運動が所定の位相だけ進んだ時点で、信号を出力する。

この信号を受けて、第３の装置は、咳電歪式アクチュエ
ータ装置に所定の駆動をさせる。

〔実施例〕

本発明の実施例としての電歪式アクチュエータを用いた
ディーゼル機関用燃料噴射装置を第１図に示す。

第１図の装置は、分配型燃料噴射ポンプＰとこの分配型
燃料噴射ポンプＰのポンプ室６０２と直結して設けられ
た電歪式噴射率制御装置７および７を制御するコントロ
ーラｌまたは１′から構成される。

まず燃料噴射ポンプＰについて説明する。ケーシング６
０４のシリンダボア６０５内に摺動自在に支持されたプ
ランジャ６０６は、エンジン回転数の２分の１に同期し
て回転往復運動を行う。即ち、エンジンの回転はギヤ又
はタイミングヘルドを介して駆動軸（図示せず）に伝達
され、プランジャ６０６はこの駆動軸により同軸的に回
転駆動されるとともに、フェイスカム６０７がローラ６
０８に係合することにより往復運動する。フェイスカム
６０７はバネ（図示せず）により常時図の左方に付勢さ
れてローラ６０８に係合しており、プランジャ６０６の
往復運動は、軸心周りに回転してフェイスカム６０７の
カム面の形状に従うことにより行われる。

プランジャ６０６はその外周に、１個の分配ボート６０
９とエンジン気筒数と同数の吸入ボート６１０ａ。

６１０ｂとが形成され、このプランジャ６０６の先端面
とシリンダボア６０５との間にはポンプ室６０２が形成
される。

ケーシング６０４には、低圧室６１１とこの低圧室６１
１をシリンダボア６０５に連通ずる吸入通路６１２と、
外部の各噴射弁８１３をシリンダボア６０５に導通可能
な分配通路６１４が形成される。分配通路６１４はエン
ジン気筒数と同数設けられるとともに、その途中にはそ
れぞれデリバリ弁６１５が設けられる。デリバリ弁６１
５はばね６１６に抗して開放可能であり、逆止弁として
の機能及び吸戻し弁としての機能を有する。

然してプランジャ６０６が左行してポンプ室６０２が膨
張する時、いずれかの吸入ボート６１０が吸入通路６１
２に導通して低圧室６１１内の燃料がポンプ室６０２に
吸入され、これとは逆に、プランジャ６０６が右行して
ポンプ室６０２が加圧される時、分配ボート６０９がい
ずれかの分配通路６１４に導通してポンプ室６０２内の
燃料が外部に送出される。燃料の送出はプランジャ６０
６が右行を始めた時に始まり、さらにプランジャ６０６
が右行してスピルボート６１７がスピルリング６１８の
右端面より低圧室６１１内へと開放された時に終わる。

ここでスピルボート６１７とはプランジャ６０６に設け
られて、ポンプ室６０２と低圧室６１１とを導通する為
の開口であり、スピルリング６１８は、短いシリンダ状
であって、その内孔をプランジャ６０６が摺動するもの
である。スピルリング６１８はレバー６１９によってそ
の固定位置をかえることができ、スピルリング６１８の
位置によってポンプ室６０２の吐出量をかえることがで
きる。レバー６１９は間接的にアクセルレバ−と連動し
ている。以上は公知部分の説明である。

次に噴射率制御装置について説明する。

噴射制御装置７はケーシング７２０の中に、第２図の右
から電歪式アクチュエータ２００、ピストン７２２、皿
ばね７２３、ディスタンスピース６２４を収納して構成
されている。ケーシング７２０は底のある円筒の形、即
ち袋状であって、その開放端部の雄ねじ７２９によって
噴射ポンプＰに取り付は固定しである。

電歪式アクチュエータ２００は薄い円盤状（φ１５Ｘｔ
Ｏ，５）の電歪素子を約５０桟積層して円柱状となした
ものである。この電歪素子はＰＺＴと呼ばれるセラミッ
ク材であり、チタン欣ジルコン酸鉛を主成分としており
、その厚み方向に５ｏ。

■程度の電圧を印加すると０．５μｍ程度伸びる。

これを５０枚積層して各々の素子の厚み方向に５００Ｖ
印加すると全体として２５μｍの伸長が得られる。この
電圧を解除するか又は若干の負電圧を印加すれば２５μ
ｍの縮小を起こして元の長さに戻る。

また、この電歪式アクチュエータ２００に軸方向圧縮の
荷重をかけた時１枚１枚の電歪素子には第８図のような
電圧が発生する。すなわち５００ｋｇの負荷で５００■
の電圧が発生する。これらの電歪素子および電歪式アク
チュエータの性質は公知である。

次にこの電圧を短絡即ちショートさせた時、電歪式アク
チュエータ２００全体として第９図のような軸方向の縮
小が生じる。即ち、ピストン７２２に５００ｋｇの荷重
が加わっている状態で電歪式アクチュエータ２００をシ
ョートさせると２５μｍの縮小を生じる。

電歪式アクチュエータ２００へ所定の時期における電圧
の印加、ショート、オープン等の操作はリード線７２５
を介して外部の制御回路であるコントローラによって制
御される。

電歪式アクチュエータ２００の伸縮作用はピストン７２
２に伝えられ、ピストン７２２とディスタンスピース６
２４とケーシング７２０を室壁として形成される可変容
積室７２６の容積を拡大・縮小する。皿ばね７２３は可
変容積室７２６の中にあって、電歪式アクチュエータ２
００を縮小する方向に付勢している。

ディスタンスピース６２４は円盤状であって、その中央
には貫通孔６２７を有している。ディスタンスピース６
２４の直径はピストン７２２の直径よりも−回り大きく
、ケーシング７２０の雄ねじ７２９を締め込んで行くと
、ケーシング７２０とケーシング６０４とにはさみ込ま
れるようになってシールを行う。可変容積室７２６は貫
通孔６２７を介してポンプ室６０２と導通している。

可変容積室７２６の圧力がピストン７２２を介して電歪
式アクチュエータ２００側に漏洩しないようにＯリング
７２８がピストン７２２の外周に配設されている。

ここにおいて、電歪式アクチュエータ２００に外部から
の電圧を印加せず、又ショートもさせなかった時、即ち
電気的にオーブンした時、ポンプ室６０２の圧力は第７
図の上方の曲線（ａ）となる。

第７図中に示す凸の部分が吐出行程であって、即ち、プ
ランジャ６０６が右行しつつかつ、スピルボート６１７
がスピルリング６１８によっておおわれている時である
。このうち、噴射弁８１３の開弁圧より高い部分が噴射
に寄与する部分である。即ち、この期間、噴射弁８１３
は開弁じており、その開弁リフトはその圧力と比例して
いる。よって噴射量もその圧力と概ね比例している。

又、電歪式アクチュエータ２００にはポンプ室６０２の
圧力に比例した電荷が生じ、第８図の電圧が発生する。

なお、ポンプ室６０２の圧力を第８図の圧縮荷重に換算
するには、圧力にピストン７２２の受圧面積をかけてや
ればよく、第１図の場合、ピストン７２２の受圧面積は
４ｄ程度であり、噴射弁８１３の開弁圧は１００ｋｇ／
ｃｄに設定しであるので、噴射開始時に電歪式アクチュ
エータ２００によって発生する電圧は４００ｖである。

またコントローラは電歪式アクチュエータ２００に発生
した電圧がさらに上昇して噴射弁８１３が噴射を開始し
た直後の所定の時期に、電歪式アクチュエータ２００を
ショートして発生した電圧をＯｖに落とすように制御す
る。

この時電歪式アクチュエータ２００は第９図に示すよう
に縮小を起こすので、可変容積室７２６は膨張する。よ
ってポンプ室６０２の圧力は低下して噴射弁８１３から
の噴射圧は低下する。もしくはポンプ室６０２の圧力は
第７図の上方の曲線（ｂ）となる。後述の場合、噴射弁
８１３からの噴射は一時中断され、パイロット噴射の形
態を実現することができる。

ポンプ室６０２の圧力上昇は、プランジャ６０６がポン
プ駆動軸の回転に同期して回転往復運動することによっ
て生ずるので、プランジャ６０６が右行開始する時期、
すなわち燃料圧送開始時期から噴射弁８１３の開弁圧に
まで圧力上昇するまでのポンプ回転角度は一定である。

また、燃料圧送開始時期は電歪式アクチュエータ２００
が電圧を発生開始する点である。

第３図および第５図に示した本発明による電歪式アクチ
ュエータ装置のコントローラにおいては、燃料圧送開始
時期を電歪式アクチュエータの電圧発生時点で検出し、
その点から一定角度経過した時を制御時期として電歪式
アクチュエータをショートする。

第２図に示す様に、燃料圧送開始時期は燃料圧力によっ
て電歪式アクチュエータ２００が電圧を発生開始する点
であり、この点は発生電圧の温度特性の影響を全く受け
ない。また、この燃料圧送開始時期よりも若干圧力上昇
した点、すなわち電歪式アクチュエータ２００の発生電
圧が数１０■の時期に於いては、温度特性の影響は無視
できるくらい小さい。従って、燃料圧送開始時期を電歪
式アクチュエータの発生電圧が数１０Ｖに達したことか
ら検出しても支障はなく、また検出も容易である。

以上の様にして検出した燃料圧送開始時期から一定角度
経過後を制御時期として電歪式アクチュエータ２００を
ショートしており、パイロット噴射状態が、第１１図に
示した従来の制御のように周囲温度によって変化するこ
とはない。

次に、第３図に示した本発明の第１実施例による電歪式
アクチュエータ装置のコントローラｌについて詳細を述
べる。

第３図に於いて２００は電歪式アクチュエータでこれと
並列に電流制限抵抗１５２とサイリスタ１５１が直列接
続されており、サイリスタ１５１はゲート端子１５４に
トリガ信号が入力されると導通し、電歪式アクチュエー
タ２００をショートし、パイロット噴射制御を行う。ま
た１５３はダイオードで、電歪式アクチュエータ２００
の高圧側にカソード、低圧側にアノードを接続しており
、電歪式アクチュエータ２００に逆電圧がかからないよ
うに保護する。

５０１はその円周上に３６個の歯を有する歯車で、ポン
プ回転に同期して回転する。５０２はマグネットピック
アップで、５０１の歯が通りすぎるたびに、パルス電圧
を発生する。マグネットピックアップ５０２の出力はコ
ンパレータ１０５の非反転入力端子に導かれており、コ
ンパレータ１０５の反転入力端子１０６に与えられてい
る電圧Ｖ　Ｒｔを比較電圧として整形され、ポンプ１回
転に３６パルスの回転角度信号となる。

一方、電歪式アクチュエータ２００の発生電圧は、抵抗
１０２　、１０３によって約３００分の１に分圧されて
コンパレータ１０１の非反転入力に導かれている。

また反転入力には、電歪式アクチュエータ２００から燃
料圧送開始時期を検出するために充分に低い電圧（例え
ば０．１　Ｖ〜０，３Ｖ）ＶＲＩが与えられている。す
なわち、コンパレータ１０１の非反転入力の電圧がＶＲ
，を超した時、つまり、コンパレータ１０１の出力が“
１”になった時を燃料圧送開始時期として検出する。１
０７は公知のｌＯ進カウンタ（例えば東芝製ＴＣ４０１
７ＢＰ）で、リセット端子Ｒにはコンパレータ１０１の
出力が、クロック端子Ｃにはコンパレータ１０５の出力
が導かれている。

ＤフリップフロップｌＯ８、オペアンプ１０９、アナロ
グスイッチ１１０　、１１２　、抵抗１１１　、１１３
　、コンデンサ１１４、コンパレータ１１６から成る回
路において、定電流充放電による角度演算を行う。

１０進カウンタ１０７のＱ６出力は、アナログスイッチ
１１２のコントロール端子Ｃに入力されておりＱ６出力
が１”の間アナログスイッチ１１２はＯＮＬ、オペアン
プ１０９の反転入力は抵抗１１３を介して接地される。

オペアンプ１０９の非反転入力には２．５■が与えられ
ている。従って、オペアンプ１０９は反転入力を２．５
Ｖに保つ様に働（ので、コンデンサ１１４には、２．５
■を抵抗１１３の抵抗値Ｒ，で割った電流ｒ＋　＝２．
５／Ｒ１（Ａ）が流れ、コンデンサ１１４は充電される
。今、コンデンサ１１４の容量値がＣ，，１０進カウン
タ１０７のＱ６出力がｌ”の時間がＴ、とすると、オペ
アンプ１０９の出力はＶ＋　＝　Ｉ＋Ｔ＋／Ｃ＋（Ｖ）
だけ上昇する。

Ｄフリップフロップ１０８のクロック端子Ｃにはコンパ
レータ１０１の出力が導かれており、１０１の出力信号
の立上りに同期して、ＤフリップフロップのＱ出力はｌ
″となる。Ｄフリップフロップ１０８のＱ出力は、アナ
ログスイッチ１１０のコントロール端子Ｃに導かれてお
り、Ｄフリップフロップ１０８のＱ出力が“１”の間ア
ナログスイッチ１１０がＯＮＬ、オペアンプ１０９の反
転入力を抵抗１１１を介して５■にプルアップする。抵
抗１１１の抵抗値をＲ２とすると、コンデンサ１１４は
Ｉｔ＝２．５／Ｒｚ（Ａ）で放電される。すなわちオペ
アンプ１０９の出力は徐々に下降していく。オペアンプ
１０９の出力は、コンパレータ１１６の反転入力に導か
れており、非反転入力に与えられている比較電圧ＶＲ，
より低くなった時点で、コンパレータ１１６の出力は“
１”を出力する。コンパレータ１１６の出力は、Ｄフリ
ップフロップ１０８のリセット端子Ｒに導かれており、
コンパレータ１１６の出力が“１”に立上った時点でＤ
フリップフロップ１０８のＱ出力は“０”となり、アナ
ログスイッチ１１０はＯＦＦとなって放電を停止する。

なお、次のサイクルでアナログスイッチ１１２がＯＮＬ
で抵抗１１３を介してコンデンサ１１４が充電されると
きは、オペアンプ１０９の出力電圧は、コンパレータ１
１６の比較電圧Ｖ　Ｒａを初期値としてｖｌだけ上昇し
、ＶＲ４＋Ｖ、となる。また、放電時には、ＶＲ４＋Ｖ
、を初期値として■、だけ下降してＶＲ，になった時点
で放電を停止することになる。

今、オペアンプ１０９の出力電圧−ｈ’　ｖ　＋だけ下
降するのに要する時間、すなわち０７９７１７０１７１
０日のＱ出力が“１”の時間をＴ２とすると、次の関係
が成立する。

Ｖ＋　　＝　Ｉ　＋Ｔ＋／Ｃ＋　　＝　Ｉ　ｔＴｔ／Ｃ
＋従って、 １　＋　Ｔ　＋　＝　Ｔ　２Ｔｔ またＩＩ＝２．５／Ｒ１（Ａ）、ＩＺ＝２．５／Ｒ１（
Ａ）なので、Ｔ１とＴｔの関係は、 となる。

今、Ｔ、は回転角信号１歯分の角度、すなわちポンプ回
転角で３６０／３６　＝　１０　　（’ポンプ回転角）
に相当する、したがってＴ２はポンプ回転角で １０　Ｘ　Ｒｚ　／　Ｒ＋　　（”ポンプ回転角）に相
当する一定角度となる。

１１８は公知のワンショットマルチ（東芝製ＴＣ４５２
８）で、その立上りエツジ入力には、Ｄフリ・ンブフロ
ソブ１０８のＱ出力が導かれている。ワンショットマル
チ１１Ｂは、立上り工・ノジ入力の信号が立下るのに同
期して外付抵抗１１９、コンデンサ１２０の時定数で決
定されるパルス又幅３０μｓの信号をＱ出力に出力する
。すなわち、Ｄフリップフロップ１０８のＱ出力が立下
ると同時にワンショットマルチ１１８のＱ出力に３０μ
ｓのパルス幅信号を出力する。

ワンショットマルチ１１８のＱ出力は抵抗１２１、トラ
ンジスタ１２２　、１２３　、抵抗１２４から成る回路
で電流増幅されてサイリスタ１５１のゲートｉ子１５４
に導かれてサイリスタ１５１をトリガする。

以上の構成のコントローラの作動を第４図に示したタイ
ムチャートを用いて説明する。

ポンプ駆動軸の回転に伴い、プランジャ６０６が右行を
開始し、燃料圧送を開始すると、ポンプ室６０２の圧力
が上昇する。それに伴って、電歪式アクチュエータ２０
０は加圧されて電圧を発生する。

電歪式アクチュエータ２００の発生電圧は抵抗１０２゜
１０３にて分圧され、燃料圧送開始時期を検出するため
の充分に低い電圧ＶＲ，と比較される。電歪式アクチュ
エータ２００の発生電圧が５０Ｖを越えると（第４図（
１））　、コンパレータ１０１の出力は１″となり、１
０進カウンタ１０７をリセソトし、（第４図（２））燃
料圧送が終了し、電歪式アクチュエータ２００の発生電
圧が５０Ｖ以下になった時、コンパレータ１０１の出力
は“Ｏ”となって１０進カウンタ１０７のリセ・ノドを
解除する。リセットが解除されると、マグネットピック
アップ５０２で検出され、コンパレータ１０５で整形さ
れたポンプ回転角信号（第４図（３りは１０進カウンタ
１０７でカウントされ、Ｑ６出力からポンプ回転角信号
１歯分の時間“１”レベルを保持する信号が出力される
。（第４図（４））このＱ６出力の信号は、角度演算の
ための基準角度信号として入力され、Ｑ６出力信号が“
ｌ”の間コンデンサ１１４が充電される。（第４図（５
））一方、次の燃料圧送が開始され、電歪式アクチュエ
ータ２００の発生電圧が５０■を超えると、コンパレー
タ１０１の出力は“１″となって、１０進カウンタ１０
７がリセットされると同時にＤフリップフロップ１０８
のＱ出力が１″となり、先程コンデンサ１１４に充電さ
れていた電荷が放電開始し、オペアンプ１０９の出力電
圧がコンパレータ１１６の比較電圧ＶＲ。

まで下降した時点で、コンパレータ１１６の出力が“１
”となりＤフリップフロップ１０８をリセットするので
放電停止する（第４図（５））。従って、Ｄフリ７プフ
ロツプ１０８のＱ出力は、燃料圧送開始時期に同期して
立上り、放電に要する時間だけ“ｌ”レベルを保持して
立下る信号となる。この放電に要する時間は、前述のよ
うに１０ＸＲ２／Ｒ０じポンプ回転角度）に相当する一
定角度となる。Ｄフリップフロップ１０８のＱ出力が立
下ると、ワンショットマルチ１１８のＱ出力が出力され
、（第４図（６））トランジスタ１２２　、１２４で電
流増幅されてサイリスタ１５１をトリガし、導通させる
。

サイリスタ１５１が導通すると電歪式アクチュエータ２
００はショートされて縮み、ポンプ室６０２の圧力が低
下して（第４図（７））　、バイロフト噴射が実現でき
る（第４図（８））。

サイリスタ１５１が導通し、電歪式アクチュエータ２０
０が縮む時期、すなわち制御時期は燃料圧送開始時期か
ら１０ＸＲ２／Ｒ＋　　じポンプ回転角度）経過した時
期となる。

第３図装置においては、制御時期が燃料圧送開始から一
定角度経過した時となるので、電歪式アクチュエータ２
００の温度特性および個体間バラツキに左右されない良
好なバイロフト噴射状態を実現できる。さらに、電歪式
アクチュエータ２００の発生電圧から燃料圧送開始時期
を検出して、燃料圧送開始時期を基準とした角度制御を
しているので、通常の角度制御を行う装置に必要なＴＤ
Ｃ信号等の基準信号は必要ない。

電歪アクチュエータ制御装置の第２の実施例として、第
５図に示すコントローラ１′の回路梼成について以下に
説明する。尚、第５図に於いて第３図と共通な部分につ
いては同一の符号を施こしである。

電歪式アクチュエータ２００と並列に逆電圧防止用ダイ
オード１５３が接続されている。電歪式アクチュエータ
２００の正極端子には第１サイリスタ１６１、コイル１
６３を直列接続したものと、第２サイリスタ１６２、コ
イル１６４が直列接続されたものをそれぞれ並列接続し
た回路が接続されている。

３００はコンデンサで、上記サイリスクおよびコイルよ
り成る回路を介して電歪式アクチュエータ２００の正極
端子に接続されている。第１サイリスクが導通すると、
電歪式アクチュエータ２００の発生電荷はコンデンサ３
００に吸収され、その後、第２サイリスクが導通すると
、コンデンサ３００に蓄電された電荷が再び電歪式アク
チュエータ３００に戻されて、次サイクルに電歪式アク
チュエータ２００の発生電荷をコンデンサ３００に吸収
する際の電歪式アクチュエータの縮み量を増大させるこ
とによりパイロット噴射の効果をより大きくする。

オペアンプ１３０、アナログスイッチ１３１、コンデン
サ１３２、オペアンプ１３３から成る回路は公知のサン
プルホールド回路である。オペアンプ１３０の非反転入
力には電歪式アクチュエータ２００の端子電圧を抵抗１
０２　、１０３で約３００分の１に分圧した電圧が入力
されており、この電圧のうちアナログスイッチ１３１が
閉じている間の電圧がコンデンサ１３２に蓄えられる様
になっている。オペアンプ１３９、抵抗１３５．１３６
．１３７より成る回路は加算器である。抵抗１３５．１
３６．１３７の抵抗値は同一としており、オペアンプ１
３９の出力電圧■１３９とコンデンサ１３２の電圧Ｖ１
３２、燃料圧送開始を検出する為の微小電圧Ｖｌｌ＋と
は次の関係が成り立つ、Ｖ＋ｓｑ　＝　　（Ｖ＋ｓｚ　
＋Ｖ＊＋）オペアンプ１７１１抵抗１４９．１７０から
成る回路公知の反転増幅器で、抵抗１４９　、１７０抵
抗値は同一にしており、結果的にオペアンプ１７１の出
力電圧■１７．は １１月”’　Ｖ　ｌ　３□十Ｖｌｌ となる。

この電圧はコンパレータ１４０の反転入力端子に接続さ
れている。一方コンバレータ１４０の非反転入力には、
電歪式アクチュエータ２００の端子電圧を抵抗１０２　
、１０３で約３００分の１とした電圧が入力されており
、コンパレータ１４０の出力は１０進カウンタ１０７の
リセット端子Ｒに接続されて、コンパレータ１４０の出
力が「１」の間ＩＯ進カウンタ１０７をリセットするよ
うになっている。１０進カウンタ１０７のクロック端子
Ｃには回転角信号をコンパレータ１０５で波形整形した
信号が入力されており、１０進カウンタ１０７はクロッ
ク端子Ｃの信号、すなわち回転角信号が立上るたびにＱ
、、Ｑ２゜・・・Ｑｌ。とカウントアツプする。この１
０進カウンタ１０７のＱ、出力はワンショットマルチ１
４１の立上りトリガ入力に接続されており、Ｑ、の立上
りに応じて約３０ｐｓのパルス幅信号がワンショットマ
ルチ１４１のＱ出力に出力される。このパルス幅信号は
、抵抗１４３、トランジスタ１４４、パルストランス１
４５、を介して第２サイリスタ１６２のゲート端子に入
力され、第２サイリスタ１６２を導通させるので、コン
デンサ３００に蓄電されていた電荷が電歪式アクチュエ
ータ２００に戻されることになる。また、１０進カウン
タ１０７のＱ６出力は第１実施例と同様に角度演算のた
めの基準角度信号となるとともに、サンプルホールド部
のアナログスイッチ１３１を閉じさせるコントロール信
号となる。１０進カウンタ１０７のＱ６出力は、Ｑ、出
力にひきつづいて発生するので、サンプルホールド部は
電歪アクチュエータ２００にコンデンサ３００の電荷が
戻された時の電圧■。に相当する電圧をサンプルホール
ドすることになる。次の燃料圧送行程が開始すると、電
歪式アクチュエータ２００は上記かさ上げ電圧■。をス
タート点として電圧が上昇することになる。今、コンパ
レータ１４０の反転入力にはＶ、に相当する電圧と微小
電圧ＶＲ，を加算した電圧がスレッシュホルド電圧とし
て導かれているので、コンパレータ１４０の出力は燃料
圧送開始とほぼ同時に「１」レベルを出力することにな
る。

このコンパレータ１４０の出力は角度演算部のＤフリッ
プフロップ１０８のクロック端子Ｃ部に導かれており、
第１図で示したコントローラにおけると同様にＤ型フリ
ソプフロフブ１０８のＱ出力は、燃料圧送開始から一定
角度後に立下る信号を出力する。これに応じてワンショ
ットマルチ１１８のＱ出力に約３０μｓのパルス幅信号
が出力され、抵抗１２１、トランジスタ１２２、パルス
トランス１４７を介して第１サイリスク１６１をトリガ
する。第１サイリスタ１６１はこれにより導通ずるので
、電歪アクチュエータ２００の発生電荷はコンデンサ３
００に吸収されて縮むことになる。

以上の動作状況を第６図のタイムチャートに示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の第１の形態における電歪式
アクチュエータ装置によれば、電歪式アクチュエータの
温度特性や電歪式アクチュエータ各々の感度のばらつき
に無関係に、常に該電歪式アクチュエータが設置されて
いる周期的に動作する装置の動作が所定の位相にある時
に、該電歪式アクチュエータを馬区動すること力（でき
る。

また、本発明の第２の形態による、ディーゼル機関用燃
料噴射装置は、上述の本発明の第１の形態による電歪式
アクチュエータ装置を具備しており、電歪式アクチュエ
ータの温度特性や電歪式７クチユエータ各々の感度のば
らつきに無関係に、常に、該ディーゼル機関用燃料噴射
装置のシリンダ内で回転往復運動するプランジャが、そ
の運動が所定の位相にある時に、咳電歪式アクチュエー
タを馬区動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第２の形態における、電歪式アクチ
ュエータ装置を具備するディーゼル機関用燃料噴射装置
の構成を示す図、 第２図は、ディーゼル機関用燃料噴射装置における、本
発明によるパイロット噴射の制御状態を示す図、 第３図は、本発明の第１の実施例としての、ディーゼル
機関用燃料噴射装置に装着される電歪式アクチュエータ
装置のコントローラ１の構成を示す図、 第４図は、本発明の第１の実施例としての、ディーゼル
機関用燃料噴射装置に装着される電歪式アクチュエータ
装置のコントローラ１の動作を示すタイムチャート、 第５図は、本発明の第２の実施例としての、ディーゼル
機関用燃料噴射装置に装着される電歪式アクチュエーク
装置のコントローラ１′の構成を示す図、 第６図は、本発明の第２の実施例としての、ディーゼル
機関用燃料噴射装置に装着される電歪式アクチュエータ
装置のコントローラ１′の動作を示すタイムチャート、 第７図は、一般にディーゼル機関用燃料噴射装置におけ
る電歪式アクチュエータの作用を示す図、第８図は、電
歪式アクチュエータが受ける圧縮荷重と発生電圧の関係
を示す図、 第９図は、電歪式アクチュエータが受ける圧縮荷重とシ
ョート時縮小量の関係を示す図、第１０図は、電歪式ア
クチュエータにおける圧縮荷重と発生電圧の関係の温度
特性を示す図、第１１図は、先行技術における電歪式ア
クチュエータ装置を装着した、ディーゼル機関用燃料噴
射装置の動作状態の温度による影響を示す図である。 （符号の説明） １０１．１０５．１１６．１４０・・・コンパレータ、
１０７・・・１０進カウンタ、 １０８・・・Ｄフリップフロップ、 １０９・・・オペアンプ、 １１０　、１１２・・・アナログスイッチ、１１４　、
３００・・・コンデンサ、　５０１　・・・歯車、５０
２・・・マグネットピックアップ、１５１．１６Ｌ１６
２・・・サイリスク、１５３　・・・ダイオード、 １１８　、１４１・・・ワンショットマルチバイブレー
ク、２００・・・電歪式アクチュエータ、 ６０２・・・ポ゛ンプ室、　　　　６０４・・・ケーシ
ング、６０５・・・シリンダボア、　　６０６・・・プ
ランジャ、６０７・・・フェイスカム、６０８・・・ロ
ーラ、６０９・・・分配ボート、 ６１０ａ　、　６１０ｂ−吸入ボート、６１１・・・低
圧室、　　　　　６１２・・・吸入通路、６１４・・・
分配通路、　　　　６１５・・・デリバリ弁、６１６・
・・ばね、　　　　　　　６１７・・・スピルボート、
６１８・・・スピルリング、　　６１９・・・レバー、
６２４・・・ディスタンスピース、 ７・・・噴射制御装置、　　　７２０・・・ケーシング
、７２２・・・ピストン、　　　　７２３・・・皿ばね
、７２５・・・リード線、　　　　７２６・・・可変容
積室、７２８・・・０リング、　　　　　７２９・・・
雄ねじ、８１３・・・噴射弁、　　　　　８１４・・・
分配通路、Ｐ・・・燃料噴射ポンプ、 １お−よび１′・・・コントローラ、 ２および２′・・・電歪式アクチュエータ発生電圧立上
り検出部、 ３および３′・・・回転角度演算部、 ４および４′・・・電歪式アクチュエータ駆動部、２１
・・・サンプルホールド部、 ２２・・・加算部。 ＄１２ 第２　ｌ ｅ・・・ポンプ回転角 ”Ｏ、Ｔｌ　＋”２”’温度 ！　　　　　　　　　　　　　　　　　１：　　　　　
　　　　　　　　　　　　Ｉ第７図 （Ｖ　） 圧縮荷重 第８図 （／、Ｉｍ） 第９　図 （Ｖ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周期的に動作する装置の中の周期的な荷重を受ける
   場所に設置され、圧縮荷重に応じて電圧を発生し、印加
   電圧に応じて伸縮する、電歪式アクチュエータ、 各周期における該圧縮荷重の開始時に対応する、該電歪
   式アクチュエータの発生電圧の立上りに応じて信号を出
   力する第１の装置、 該周期的に動作する装置の動作が、該圧縮荷重の開始時
   から所定の位相だけ進んだ時点で、信号を出力する第２
   の装置、 及び、該第２の装置の出力信号により、該電歪式アクチ
   ュエータを駆動させる第３の装置、を具備する、電歪式
   アクチュエータ装置。 ２、該第２の装置が、 該周期的に動作する装置の動作が所定の位相だけ進む時
   間、一定の電流でコンデンサを充電し、該コンデンサに
   充電された電荷を、該第１の装置の出力信号の立上りの
   時点より、別に定めた一定電流により放電し、該充電さ
   れた電荷を放電し終えた時点で信号を出力する装置であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の電歪式アクチュエー
   タ装置。 ３、シリンダと、該シリンダ内に摺動自在に嵌合され、
   ディーゼル機関の回転に応じて回転往復運動を行うプラ
   ンジャとによって形成されるポンプ室内に、該プランジ
   ャの該回転往復運動によって燃料を導入し、加圧送出し
   て、噴射弁から噴出させるディーゼル機関用燃料噴射装
   置であって、圧縮荷重に応じて電圧を発生し、印加電圧
   に応じて伸縮する電歪式アクチュエータであって、該ポ
   ンプ室と連通し該電歪式アクチュエータの伸縮に応じて
   容積を変化する可変容積室を介して該ポンプ室の圧力を
   荷重として受け、該伸縮による可変容積室の容積変化に
   よって該ポンプ室の圧力を変化させるもの、 該プランジャの該回転往復運動による該圧縮荷重の開始
   時に対応する、該電歪式アクチュエータにおける発生電
   圧の立上りに応じて信号を出力する第１の装置、 該燃料噴射装置における該プランジャの回転往復運動が
   該圧縮荷重の開始時から所定の位相だけ進んだ時点で、
   信号を出力する第２の装置、該第２の装置の出力信号に
   より、該電歪式アクチュエータを駆動させる第３の装置
   、 を具備する、ディーゼル機関用燃料噴射装置。 ４、該第２の装置が、 該燃料噴射装置と同期して回転する回転軸が所定の角度
   進む時間、一定の電流でコンデンサを充電し、該コンデ
   ンサに充電された電荷を該第１の装置の出力信号の立上
   りの時点より、別に定めた一定電流により放電し、該充
   電された電荷を放電し終えた時点で信号を出力する装置
   である、特許請求の範囲第３項に記載の電歪式アクチュ
   エータ装置。